66kV高壓并聯電容器裝置的設計淺談

吳 磊,費曉峰,王 康

（日新電機（無錫）有限公司,江蘇 無錫 214028）

通常來講66kV高壓并聯電容器裝置的相對于10kV、35kV高壓并聯電容器裝置的特點是電壓高，單組容量大。延伸至電容器單元的額定電壓通常為20kV電壓等級，對應的電抗率分別為5%和12%，電容器單元的容量通常為417 kvar、500 kvar。

1 電容器裝置的容量

無功補償裝置的容量按照無功配置技術原則確定，如：無功補償的容量按照主變容量的10%-25%配置。假設110kV 31.5MVA變壓器，按照其15%進行無功容量補償時，設計要求容量為31.5MVA*15%為4725kvar，取 4800kvar。

電容器裝置的實際無功輸出決定于電容器裝置的額定電容（微法）CN、實際運行的電壓U實際和電抗率K。

2 電容器單元容量的確定

電容器單元的容量由裝置的串并聯結構決定的

QN—電容器組額定容量。

M—并聯數。并聯數越多，單臺的容量越小。

N—串聯數。串聯段數越多，單臺的電壓越低。

3 關于電容器額定電壓選擇的說明

選擇電容器的額定電壓可先由公式求出計算值，再從電容器的標準系數中選取，電容器額定電壓的計算公式如下：

其中UCN—單臺電容器的額定電壓（kV）；

USn—電容器接入點電網標稱電壓（kV）；

S——電容器組每相的串聯段數；

K——電抗率。

式中系數1.05的取值依據是，電網最高運行電壓一般不超過標稱電壓的1.07倍，最高為1.1倍，運行電壓的平均值約為電網標稱電壓的1.05倍。

根據以上公式，我們假設母線的標稱電壓為UCN=66kV、電容器組采用串聯數S=2，進行電容器額定電壓選取的計算。

（1）第一種情況，裝置采用2串，電容器單元的額定電壓計算為

電抗率K=5%的時候，電容器的額定電壓：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×2（1-0.05）〕=21kV

電抗率K=12%的時候電容器的額定電壓：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×2（1-0.12）〕=23kV

（2）第二種情況，裝置采用4串，電容器單元的額定電壓計算為

電抗率K=5%的時候，電容器的額定電壓：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×4（1-0.05）〕=10.5kV

電抗率K=12%的時候電容器的額定電壓：UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×4（1-0.12）〕=11.4kV

以上計算僅考慮了串聯電抗器對于電壓的影響。由于存在其他因素，需對電容器單元的額定電壓進行相應調整來滿足用戶要求和保證電容器組的穩定長期運行。

4 建議

如果電容器采用外熔斷器保護，在電容器單元沒有內熔絲的情況下一旦元件擊穿表現為短路。一旦發生電容器全擊穿，且外熔斷器還沒有安全開斷的情況下，一個橋臂短路掉了，此時將流過保護的CT很大的電流。這樣即便是CT有避雷器保護也有可能發生燒毀。假如熔斷器開斷不良，一個橋臂處于短路狀態，還可能造成熔斷器群爆。總之電容器正常運行的時候結構不存在問題，可是一旦有電容器故障需要保護和熔斷器配合的時候，可能由于存在結構上的隱患導致故障擴大化。

由于電壓21（23）kV容量為417kvar和500kvar電容器單元內部串聯段較多，導致內部并聯段較少無法采取內熔絲結構。為了能夠采用內熔絲，建議電容器組采用4串結構，根據前面的計算，電容器單元的額定電壓采用21（23）/2kV容量保持不變，這樣便可以采用內熔絲結構。在元件發生擊穿的時候內熔絲開路掉故障的元件，從根本上杜絕全擊穿的情況產生。

[1]GB50227-2008.并聯電容器裝置設計規范[S].

[2]GB156-2007-T.標準電壓[S].